スーパーキャパシター：集積可能なラインフィルタリング向けの超低抵抗電気化学キャパシター

電気化学キャパシターは、集積回路やポータブル電子機器向けのラインフィルタリングにおいて従来の電解コンデンサーに取って代わると予想されている。しかし、ラインフィルタリング回路への電気化学キャパシターの実用的な実装は、高速応答、高い比容量、小型化、回路適合性集積の相乗的達成が困難であるため、まだ実現していない。今回我々は、周波数特性とキャパシタンスを同時に向上させる電場増強戦略を提案する。フェムト秒レーザースクライビングを用いてチャネル幅を縮小することによって、小型狭チャネル面内電気化学キャパシターのイオン抵抗が、電極材料内と電解質内の両方で大幅に低下し、120 Hzで39 mΩ cm²という非常に低い直列抵抗につながった。結果として、120 Hz、位相角−80°で、最高5.2 mF cm⁻²という非常に高い面積キャパシタンスが達成された。この値は、これまでに報告された最高値の1つの2倍であり、100万サイクルにわたって劣化はほとんど観察されなかった。この電気化学キャパシターのマイクロ回路へのスケーラブル集積によって、80セル cm⁻²という高い集積密度と、キャパシタンスと電圧のオンデマンドでのカスタマイゼーションが示された。優れたフィルタリング性能と回路適合性の観点から、今回の研究は、集積回路やフレキシブル電子機器への実用化に向けた、ラインフィルタリング電気化学キャパシターの重要な一歩となる。

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